第6章微机原理_输入输出和中断

第六章输入/输出和中断输入/输出设备输入/输出传送的信息输入/输出的控制方式中断的基本概念MCS-51的中断系统MCS-51的定时/计数器串行通信输入/输出设备输入设备：–定义：往主机传送信息的设备–常用的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、读卡机、触摸屏、手写笔等输出设备–定义：接收主机信息并送出信息呈现给人们的设备–常用的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、LED、LCD、LCM、音频、视频等输入/输出传送的信息数据信息–数字量–模拟量–开关量状态信息表征外设状态控制信息控制外设启停输入/输出的控制方式输入/输出设备与CPU的连接I/O编址方式无条件传送方式条件传送方式（查询方式）中断方式存储器直接存取（DMA）方式输入/输出设备与CPU的连接外设与CPU是通过接口电路连接接口电路的作用–数据隔离和缓冲作用接口中设置数据寄存器或锁存器，以解决主机高速与外设低速的矛盾，避免因速度不一致而造成数据丢失–信号转换功能由于外设所提供的状态信号和它所需要的控制信号往往同微机的总线信号不兼容，因此，信号转换就成为接口设计中关键的一环----在CPU与外设之间进行信息类型、电平、传送接收方式变换–设备选择功能：系统中一般带有多种外设，而CPU在同一时间里只能与微机同一外设交换信息，因此就需要借助接口的地址码对外设进行寻址，被选定的设备才能与CPU进行数据交换或通信。接口电路的作用–数据宽度变换作用（续）防止DB上的信息重叠，以及多字节—单字节或并行—串行转换–接受、解释并执行微处理器的命令功能：CPU对外设的各种命令都是以代码形式发送到接口电路，再经过接口电路读后，形成一系列控制信号去控制被控对象。为了联络，接口电路还要提供寄存器“空”、“满”、“准备好”、“忙”、“闲”等状态信号，并向CPU报告寄存器工作情况。–中断管理功能：当外设迫切需要CPU的服务时，特别在出现故障需要CPU即刻处理时，就会要求在接口中设置中断控制器，为CPU处理有关中断事务，这样既增加了微机系统对外界的响应速度，又使CPU与外设并行工作，大大提高了CPU的工作效率。–可编程功能：现在的接口芯片绝大多数是可编程的，这样可以在不改动硬件的情况下，只修改驱动程序即可改变接口的工作方式，大大增加了接口的灵活性和可扩充性，使接口向智能化发展。无条件传送方式应用于定时为已知的且固定不变的低速I/O无需等待的高速I/OmovxA,@DPTRmovx@DPTR,ADB三态门锁存器地址译码器地址译码器来自外设至外设ABRDWR条件传送方式（查询方式）CPU查询外设状态信息(Ready,Busy)，条件满足时，进行数据传送程序简单高速CPU查询低速外设浪费CPU时间，效率低输入接口原理图输出接口原理图程序流程图中断方式中断：要求进行输入、输出的外设，发出就绪信号给CPU，作为中断请求，打断CPU正在进行的工作，即中断CPU正在执行的程序。中断过程：中断方式与查询方式比较–提高了CPU的效率–CPU与外设可并行工作–CPU可及时响应外部事件存储器直接存取（DMA）方式利用DMAC(DMA控制器)实现成组、大批量的数据在内存和外设之间的快速传送。DMA过程：优点：速度快缺点：硬件复杂，成本增加I/O编址方式统一编址–I/O接口与内存储器采用一套地址，完全象存储器单元一样处理，使用访问存储器的指令。如：movx类指令独立编址–采用一套与存储器不同的地址，利用/MREQ（存储器请求）和/IORQ（输入输出请求），CPU有专门的I/O指令如：IN，OUTMCS51系列采用统一编址中断的基本概念中断技术–对中断全过程的分析、研究及实现的方法中断技术的应用中断系统–包括中断源的产生、中断判优、中断查询、中断处理等实现这一全过程的硬件和软件MCS-51的中断系统MCS-51的中断系统的结构MCS-51的中断系统的中断源MCS-51的中断系统的中断控制MCS-51的中断系统的中断响应过程MCS-51的中断程序设计举例MCS-51的多中断源系统设计MCS-51I/O口结构及指令MCS-51的中断系统的中断响应过程51CPU不响应中断的条件：–CPU正在处理相同或更高级中断–现行的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期–正在执行的指令是访问IE、IP或RETI指令中断源入口地址同级中断优先级IE00003HTF0000BHIE10013HTF1001BHTI+RI0023H中断入口地址表MCS-51的中断程序设计举例8031/INT0P1.7P1.4P1.3P1.0+5VQRSORG0000HajmpMainORG0003HljmpEx1SvrORG0100HMain:setbIT0setbEX0setbEA…mainproccode…sjmp$Ex1Svr:pushPSWpushACCmovA,#0FFhmovP1,AmovA,P1swapAmovP1,ApopACCpopPSWretiENDMCS-51的多中断源系统设计当外部中断源多于中断输入引脚时，可采取以下措施：1.用定时器计数输入信号端T0、T1作外部中断入口引脚2.用串行口接收端RXD作外部中断入口引脚3.用一个中断入口接受多个外部中断源，并加入中断查询电路。软件模拟第三个中断优先级在低优先级的中断服务程序中编写如下程序，可实现三级中断服务程序的嵌套PUSHIE;保护IEMOVIE，#MASK;置屏蔽字，屏蔽当前中断LCALLLABEL;调用子程序LABELDVT1:...中断服务；执行中断服务...POPIE;恢复IERET;子程序返回，真正中断返回LABEL:RETI;中断返回，CPU被欺骗误认为返回MCS-51的定时/计数器定时/计数器结构定时/计数器相关的特殊功能寄存器–TMOD–TCON定时/计数器工作方式–方式0–方式1–方式2–方式3MCS-51的定时/计数器应用举例定时/计数器的初始化确定工作方式-设置TMOD预置定时或计数初值-预置TLi、THi根据需要开放或禁止定时/计数器中断启动定时/计数器-置位TCON中的TRiMCS51I/O口结构及指令•P0口结构•P1口结构•P2口结构•P3口结构•读锁存器指令•读引脚指令